Crédito de imagen: Hubble
Los científicos que estudian el Big Bang dicen que es posible que algún día la teoría de cuerdas pueda probarse experimentalmente a través de mediciones del resplandor del Big Bang.
Richard Easther, profesor asistente de física en la Universidad de Yale discutirá la posibilidad en una reunión en la Universidad de Stanford el miércoles 12 de mayo, titulada "Más allá de Einstein: del Big Bang a los agujeros negros". Los colegas de Easther son Brian Greene de la Universidad de Columbia, William Kinney de la Universidad de Buffalo, SUNY, Hiranya Peiris de la Universidad de Princeton y Gary Shiu de la Universidad de Wisconsin.
La teoría de cuerdas intenta unificar la física de lo grande (gravedad) y lo pequeño (el átomo). Ahora se describen mediante dos teorías, la relatividad general y la teoría cuántica, que probablemente sean incompletas.
Los críticos han despreciado la teoría de cuerdas como una "filosofía" que no puede ser probada. Sin embargo, los resultados de Easther y sus colegas sugieren que la evidencia observacional que respalda la teoría de cuerdas se puede encontrar en mediciones cuidadosas del Fondo de microondas cósmico (CMB), la primera luz que surgió después del Big Bang.
"En el Big Bang, el evento más poderoso en la historia del Universo, vemos las energías necesarias para revelar los signos sutiles de la teoría de cuerdas", dijo Easther.
La teoría de cuerdas se revela solo en distancias extremas pequeñas y a altas energías. La escala de Planck mide 10-35 metros, la distancia teórica más corta que se puede definir. En comparación, un pequeño átomo de hidrógeno, de 10-10 metros de ancho, tiene diez billones de billones de veces más ancho. Del mismo modo, los aceleradores de partículas más grandes generan energías de 1015 voltios de electrones al chocar partículas subatómicas. Este nivel de energía puede revelar la física de la teoría cuántica, pero aún es aproximadamente un billón de veces menor que la energía requerida para probar la teoría de cuerdas.
Los científicos dicen que las fuerzas fundamentales del Universo --gravedad (definida por la relatividad general), electromagnetismo, fuerzas radiactivas “débiles” y fuerzas nucleares “fuertes” (todas definidas por la teoría cuántica) - se unieron en el destello de alta energía del Gran Bang, cuando toda la materia y la energía estaban confinadas dentro de una escala subatómica. Aunque el Big Bang ocurrió hace casi 14 mil millones de años, su resplandor posterior, el CMB, todavía cubre todo el universo y contiene un registro fosilizado de los primeros momentos del tiempo.
La sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) estudia el CMB y detecta diferencias sutiles de temperatura, dentro de esta radiación en gran medida uniforme, que brilla a solo 2.73 grados Celsius por encima del cero absoluto. La uniformidad es evidencia de "inflación", un período en el que la expansión del Universo se aceleró rápidamente, alrededor de 10-33 segundos después del Big Bang. Durante la inflación, el Universo creció de una escala atómica a una escala cósmica, aumentando su tamaño cien billones de billones de veces. El campo de energía que impulsó la inflación, como todos los campos cuánticos, contenía fluctuaciones. Estas fluctuaciones, encerradas en el fondo cósmico de microondas como las olas en un estanque helado, pueden contener evidencia de la teoría de cuerdas.
Easther y sus colegas comparan la rápida expansión cósmica que ocurrió justo después del Big Bang con la ampliación de una fotografía para revelar píxeles individuales. Si bien la física en la escala de Planck hizo una "onda" de 10 a 35 metros de ancho, gracias a la expansión del Universo, la fluctuación ahora podría abarcar muchos años luz.
Easther enfatizó que es una posibilidad remota que la teoría de cuerdas pueda dejar efectos medibles en el fondo de microondas al cambiar sutilmente el patrón de puntos calientes y fríos. Sin embargo, la teoría de cuerdas es tan difícil de probar experimentalmente que vale la pena probar cualquier posibilidad. Los sucesores de WMAP, como CMBPol y la misión europea, Planck, medirán el CMB con una precisión sin precedentes.
Las modificaciones al CMB que surgen de la teoría de cuerdas podrían desviarse de la predicción estándar de las diferencias de temperatura en el fondo cósmico de microondas hasta en un 1%. Sin embargo, encontrar una pequeña desviación de una teoría dominante no carece de precedentes. A modo de ejemplo, la órbita medida de Mercurio difiere de lo predicho por la ley de gravedad de Isaac Newton en alrededor de setenta millas por año. La relatividad general, la ley de gravedad de Albert Einstein, podría explicar la discrepancia causada por una sutil deformación en el espacio-tiempo de la gravedad del Sol que acelera la órbita de Mercurio.
Consulte http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ para obtener más información sobre la reunión "Más allá de Einstein".
Fuente original: Comunicado de prensa de la Universidad de Yale
